高效液流电池系统换热装置制造方法及图纸

高效液流电池系统换热装置，属于液流电池领域，用于解决钒储能介质降温的问题，要点是：主要由蒸发器、压缩机和冷凝器组成；蒸发器集成在电池管道系统中，作为换热系统内机，压缩机和冷凝器集成在一起为压缩制冷机，作为换热系统外机放置在通风位置；或者蒸发器和压缩机一起集成在电池管道系统中，冷凝器单独放置在通风位置，效果是：实现对钒储能介质降温的效果。

【技术实现步骤摘要】
高效液流电池系统换热装置
本技术属于液流电池领域，涉及一种液流电池冷却的装置。
技术介绍
全钒液流电池在充放电过程中发生连续的化学反应产生了大量热量，过高的热量会让钒储能介质持续升温，当液温度升高，粘度降低，流动性和活性增强，有助于提高系统的充放电效率，但当钒储能介质温度过高且五价钒达到一定浓度值时，就会生成并析出五氧化二钒固体，五氧化二钒固体的析出和沉积会影响电池的正常使用，降低电池使用寿命。为了让电池系统更加地安全运转，合理地控制钒储能介质温度以避免固态晶体析出，就需要为液流电池系统加上一个换热装置。常见的液流电池换热装置有水冷循环换热装置，风冷换热器换热装置，水冷和风冷循环换热系统是通过冷却水或冷风与高温钒储能介质进行热交换以达到降温作用，水冷式换热系统需要循环水塔系统或不间断供水源，水温受限于环境温度，同样风冷式换热装置的换热能力也受限于环境温度和空气的干湿度。这些因素都会导致换热装置降温能力低下，换热效率不稳定等问题；由于换热效率低（水和空气温度比较高，与电解液间温差小，风冷换热器换热系数低），换热器占用大量系统空间，同样由于换热效率低，需要大量冷媒（冷水或冷空气）输送，在大规模储能项目中，冷媒输送通道也是设计的难点。为了提高全钒液流电池的稳定性和安全性，同时提高系统的集成度、促进大规模应用发展，需要专利技术一种适用于全钒液流电池系统、在任何环境条件下都可以稳定运行，且高度集成，安装施工便利的高效换热装置。
技术实现思路
为了解决钒储能介质降温的问题，本技术提出如下方案：一种高效液流电池系统换热装置，主要由蒸发器、压缩机和冷凝器组成；蒸发器集成在电池系统中，作为换热系统内机，压缩机和冷凝器集成在一起为压缩制冷机，作为换热系统外机放置在通风位置；或者蒸发器和压缩机一起集成在电池系统中，冷凝器单独放置在通风位置。作为技术方案的补充：蒸发器安装于储罐与电堆之间的循环管路中，蒸发器热端出口与钒储能介质管道相连接，蒸发器冷端通过冷媒管路与压缩制冷机连通，钒储能介质通过循环泵从电解液储罐内抽出，经过过滤器、电堆，钒储能介质在堆内发生氧化还原反应，反应后的钒储能介质由管路输至蒸发器进口，在蒸发器内与冷媒进行换热，并从出口回至储罐并以此反复循环。作为技术方案的补充：所述的一种高效液流电池系统换热装置，其蒸发器是立式或卧式安装的管壳式换热器或蛇形盘管式蒸发器或翅片式蒸发器或板式换热器。作为技术方案的补充：冷凝器采用风冷式，通过轴流风机把冷凝器的热量瞬间带走；或冷凝器为水冷冷凝器。作为技术方案的补充：所述的一种高效液流电池系统换热装置，其外壳为耐腐蚀、绝缘外壳，为PP、HDPE、pvc、cpvc、ABS材料中的一种制成。作为技术方案的补充：蒸发器内部热交换冷媒循环管路为采用耐腐蚀金属材料的管路，为钛金属、钽金属、哈氏合金中的一种制成，或者为采用外衬耐腐蚀材料的管路，为PTFE、PP、PVC、复合陶瓷外衬中的一种制成，或者为采用耐腐蚀涂层方式的管路，为涂层材料环氧脂、聚四氟、TPEP中的一种制成。作为技术方案的补充：蒸发器内部冷媒循环管路与蒸发器外部冷媒进出口管路连接处采用耐腐蚀绝缘接头，绝缘接头为采用氯丁橡胶、环氧脂、PEEK、SMC复合材料、复合陶瓷中的一种制成。有益效果：1.克服传统水冷换热器和风冷换热器受环境温度影响大、使用条件苛刻，换热器体积大、安装难度高等问题，本专利技术所使用的换热系统可以在任意温度条件下使用，无需提供循环冷却水，换热速度快，换热负荷受环境影响波动小，有利于电池系统的操作灵活性和稳定性，由于换热效率高，冷媒使用量少，无论设备本体或冷媒传输管道体积大大缩小，提高系统集成度，降低施工难度。2.蒸发器进、出口连接于液流电池的循环管路中，系统在运行时，热源（氧化还原反应后高热量储能介质）不断地流经蒸发器，并在内部进行热交换，有效的起到了降温，降热的作用。3.蒸发器（内机）适用性强，本换热装置其内机可以是“是管壳式换热器，蛇形盘管式蒸发器，翅片式蒸发器，板式换热器等多种类蒸发器。”更加灵活满足实际应用需求。4.冷凝器的冷凝方式可采用风冷，水冷，适用不同环境工况条件。5.耐腐蚀，高绝缘塑料材质壳体具有强耐腐蚀和高绝缘性。6.蒸发器内部冷媒循环管路采用耐腐蚀金属材质。7.绝缘接头，避免压缩制冷机和冷媒连接管带电，使用更加安全，抗腐蚀性，热膨胀系数小，机械强度大寿命长。附图说明图1是高效液流电池系统换热装置的结构示意图；图2是全钒液流电池的结构示意图；图3是对螺旋角度改进前的入口对应盘管的螺旋开角的示意图；图4是对螺旋角度改进后的入口对应盘管的螺旋开角的示意图；图5是对螺旋角度改进前的入口对应流速矢量分布图；图6是对螺旋角度改进后的入口对应流速矢量分布图；图7是对螺旋角度改进前的入口对应压力矢量分布图；图8是对螺旋角度改进后的入口对应压力矢量分布图；图9是三层盘管的结构放大图；图10是蒸发器与冷凝器的冷媒管路连接示意图；图11是高效液流电池系统换热装置的结构示意图。其中：1.电堆，2.过滤器，3.循环泵，4.电解液储罐，5.蒸发器，6.冷凝器，7.冷媒盘管，8.法兰盲板，9.冷凝器的冷媒进口管路，10.冷凝器的冷媒出口管路，11.钒储能介质的进口，12.钒储能介质的出口，13.蒸发器的冷媒进口管路，14..蒸发器的冷媒出口管路，15.绝缘接头。具体实施方式实施例1：为了提高全钒液流电池的稳定性和安全性，同时提高系统的集成度、促进大规模应用发展，本实施例提供专利技术一种适用于全钒液流电池系统的钒储能介质换热装置及全钒液流电池系统，以适应于不同环境条件下能稳定运行，且高度集成，安装施工便利。图1所示，一种高效液流电池系统换热装置，主要由蒸发器、压缩机和冷凝器组成，常规使用时，蒸发器安装在全钒液流电池的电堆与储罐之间的连接管道，蒸发器称为换热装置的内机，压缩机和冷凝器集成在一起，通常将压缩机和冷凝器的集成组合称为压缩制冷机，作为换热装置的外机并放置在通风良好的位置；或者根据使用条件不同，还可以将蒸发器和压缩机一起集成在系统中，仍称为内机，而将冷凝器单独放置在通风处作为外机。所述蒸发器包括蒸发器壳体、冷媒盘管，所述的冷媒盘管为具有盘管端的双向通路管道，盘管端为是管以螺旋形状成型且管间具有间距的盘绕管，一般为等间距，其盘管端开出冷媒入口及冷媒出口，并于冷媒入口一体或分体成型有蒸发器的冷媒进口管路，于冷媒出口一体或分体成型有蒸发器的冷媒出口管路；所述的蒸发器壳体内部由法兰盲板分为第一侧区域与第二侧区域，第一侧区域为安装冷媒盘管的区域，第一侧区域的壳体上设置有钒储能介质的进口与出口；在第二侧区域由蒸发器的冷媒进口管路通过法兰盲板并与冷凝器的冷媒出口管路连接，蒸发器的冷媒出口管路通过法兰盲板并与冷凝器的冷媒进口管路连接。如图2所示，蒸发器安装于电堆与正极储罐之间的连接管道，即在该连接管道设置钒储能介质出口与钒储能介质进口，正极管路的钒储能介质出口由管路连接于蒸发器的钒储能介质进口，正极管路的钒储能介质进口由管路连接于蒸发器的钒储能介质出口。以实现单极正极降温，以避免用于负极管道引起负极氧化，蒸发器的热端即钒储能介质的进、出口安装在蒸发器壳体上，钒储能介质的出口连通于在电堆与正极电解液储罐之间连接的钒储能介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效液流电池系统换热装置，其特征在于，主要由蒸发器、压缩机和冷凝器组成；蒸发器集成在电池系统中，作为换热系统内机，压缩机和冷凝器集成在一起为压缩制冷机，作为换热系统外机放置在通风位置；或者蒸发器和压缩机一起集成在电池系统中，冷凝器单独放置在通风位置。

【技术特征摘要】
1.一种高效液流电池系统换热装置，其特征在于，主要由蒸发器、压缩机和冷凝器组成；蒸发器集成在电池系统中，作为换热系统内机，压缩机和冷凝器集成在一起为压缩制冷机，作为换热系统外机放置在通风位置；或者蒸发器和压缩机一起集成在电池系统中，冷凝器单独放置在通风位置。2.如权利要求1所述的一种高效液流电池系统换热装置，其特征在于，蒸发器安装于储罐与电堆之间的循环管路中，蒸发器热端出口与钒储能介质管道相连接，蒸发器冷端通过冷媒管路与压缩制冷机连通，钒储能介质通过循环泵从电解液储罐内抽出，经过过滤器、电堆，钒储能介质在堆内发生氧化还原反应，反应后的钒储能介质由管路输至蒸发器进口，在蒸发器内与冷媒进行换热，并从出口回至储罐并以此反复循环。3.如权利要求1所述的一种高效液流电池系统换热装置，其特征在于，其蒸发器是立式或卧式安装的管壳式换热器或蛇形盘管式蒸发器或翅片式蒸发器或板式换热器。4.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕善强，张华民，马相坤，霍洋，吴静波，叱干婷，李亮，南明君，尹玉君，
申请(专利权)人：大连融科储能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21